第9章(09)波形的发生与变换电路

(1) 相位平衡条件的满足 (2) 幅值平衡条件的满足 通 过 选 择 高 β 值 的 BJT 和 调整变压器的匝数比， 调整变压器的匝数比，可以满 & & 电路可以起振。 足 AF > 1 ，电路可以起振。
+
(3) 稳幅 BJT进入非线性区，波形 进入非线性区， 进入非线性区 出现失真，从而幅值不再增加， 出现失真，从而幅值不再增加， 达到稳幅目的。 达到稳幅目的。 (4) 选频 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的 缺点： ，选 谐振电路的Q值很高 虽然波形出现了失真，但由于 谐振电路的 缺点：耦合 优点：易于产生振荡，输出波形失真不大。 值很高 优点：易于产生振荡，输出波形失真不大。 值很高， 的正弦波信号。 频特性好， 频特性好，所以仍能选出ω0的正弦波信号。 。 不紧密，损耗较大，振荡频率的稳定性不高。 不紧密，损耗较大，振荡频率的稳定性不高
1、产生正弦波振荡的条件
X =X+X
a i
•
•
•
f
当X =0
i
•
X = X 时
a f
•
•
仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。
• • f • 0
X
•
=
X
•
⋅
X
•
f
=1
幅度平衡条件
X
• •
a
X
a
X
& & AF = 1
振荡条件
0
AF = A∠ϕ ⋅ F∠ϕ = 1
a f
&& AF = A ⋅ F = 1
ϕAF = ϕa+ϕ f= 2nπ
n = 0,1,2．．．
相位平衡条件
讨论： 讨论：
1） 相位条件意味着振荡电路在频率f0下必须是正反馈； 相位条件意味着振荡电路在频率f 必须是正反馈 意味着振荡电路在频率 正反馈； 正弦波振荡电路只在一个频率(f 下满足相位平衡条件 相位平衡条件。 正弦波振荡电路只在一个频率(f0)下满足相位平衡条件。 所以正弦波振荡电路必须有一个选频网络。 正弦波振荡电路必须有一个选频网络 所以正弦波振荡电路必须有一个选频网络。
CE
⊕
－
L1 C 反相
L2 ⊕ ⊕
振荡频率一般在几十MHz以下。 振荡频率一般在几十MHz以下。 以下
反馈网络分析： 反馈网络分析：
& IB很小 I C ≈ I L 2 并呈容性 很小，&
U&O
& 设输入加入 U be
& U be
I&C ≈ I&L2
U&F
& U be
U&O
I&C ≈ I&L2
U&F
Q = I L /I = I C / I = ω 0 L / R = 1 / ω 0 CR
谐振曲线
Q值越大，曲线较陡较窄。 值越大，曲线较陡较窄。 值越大 并联谐振电路的谐振阻抗 L Q = Qω 0 L = Z0 = RC ω 0C 谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。 并联谐振电路相当一个电阻 谐振时 并联谐振电路相当一个电阻。 输入电流 IS 和 IL 或 IC 的关系
2、正弦波振荡电路的组成及各部分的作用 、 （1）放大电路—— 没有放大，不可能产生振荡。 要保证电路具有放大功能 （2）反馈网络—— 形成正反馈，以满足相位平衡条件 （3）选频网络—— 以产生单一频率的正弦波(RC、LC) （4）稳幅电路—— 以保证输出端得到不失真的正弦波， 使振荡稳定 3、正弦波振荡电路的分类 、 根据选频网络所用元件来命名 LC正弦波振荡电路:输出功率大、频率高。 LC正弦波振荡电路 输出功率大、频率高。 正弦波振荡电路: RC正弦波振荡电路:输出功率小、频率低。 RC正弦波振荡电路 输出功率小、频率低。 正弦波振荡电路: 石英晶体正弦波振荡电路：频率稳定度高。 石英晶体正弦波振荡电路：频率稳定度高。
4、判断电路是否为正弦波振荡电路的方法和步骤 、 a. 检查电路的组成部分 b. 检查放大电路是否正常工作 c. 将电路在放大器反馈端断开，利用瞬时极性法 判断电路是否满足相位平衡条件 d. 分析是否满足振荡产生的幅度条件。 一般︱AF︱应略大于1
9.1.2 RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路
电路的构成
通常再与线圈串联一 个较小的可变电容来调 节振荡频率。 节振荡频率。
－
⊕
－
C1 L 反相
反馈网络
C2 ⊕⊕
反馈电压取自C 反馈电压取自C2
振荡频率可达100MHz以上。 振荡频率可达100MHz以上。 以上
相位条件判别举例： 相位条件判别举例：
判断图示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。（9.4题）
3. 振荡频率与振荡波形 振荡频率由相位平衡条件决定。 振荡频率由相位平衡条件决定。 因为 ϕA = 0，而仅在 f 0处 ϕF = 0 ，满足相位平衡条件， ， 满足相位平衡条件， 所以振荡频率 f 0= 1 ⁄ 2πRC。 π 。 振荡频率为单一频率 f 0，故振荡波形是正弦波
改变R、 可改变振荡频率 改变 、C可改变振荡频率 RC振荡电路的振荡频率一般在 振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。 以下。 振荡电路的振荡频率一般在 以下
• • •
V0 = I S Z 0 = I S Q / ω 0C
I C = ω 0CV0 = QI S
通常Q>>1，所以 IC≈IL >>IS
Z
Q 小 幅频特性
Q 大 −90º
ϕf
90º Q 减小
ω0
ω
ω0
ω
相频特性
2. 选频放大电路： 选频放大电路：
Z AV = − β rbe
•
3、变压器反馈式LC正弦波振荡电路 变压器反馈式LC正弦波振荡电路
第9章 波形的发生和变换电路 章
信号发生器： 信号发生器：
放大电路在无输入信号的情况下， 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和 幅值的交流信号（又称振荡器）。 ）。输出的交流电能是从电源 幅值的交流信号（又称振荡器）。输出的交流电能是从电源 的直流电能转换而来的。 的直流电能转换而来的。
jω C
+ R + jω L
1 R + j (ω L − ) ωC
1 Z= 1
jω C jω C
( R + jω L ) + R + jω L
谐振时： 谐振时：
1 =0 ω0 L − ω 0C
谐振频率： 谐振频率： f 0 =
1 2π LC
品质因数
并联谐振时总电流与电感支路电流或电容支路电流之比。 并联谐振时总电流与电感支路电流或电容支路电流之比。
Z 2 = R //(1 / jω C ) R = 1 + jω RC & Vf Z2 & = FV = & V Z +Z
o 1
2
R / 1 R （ + jω RC） = = [R + (1 / jω C )](1 + jω RC ) + R R + (1 / jω C ) + [R / (1 + jω RC )]
FVmax=1/3
ϕf =0
当 f=f0 时的反 =1/3。 馈系数 FVmax=1/3。此 =0° 时的相角 ϕf =0°。改 RC可调节谐振频率 变RC可调节谐振频率
RC串并联网络的频率特性曲线 串并联网络的频率特性曲线
2.振荡的建立与稳定 2.振荡的建立与稳定 起振条件 起振条件AuF > 1 ，因为 | F |=1/ 3，则 3，
& U be
U&O
U&F
I&C ≈ I&L2
U&F 与 U&be 同相 ⇒ 正反馈
U&L1与U&L2 反相
5. 电容三点式振荡电路
与前面分析相同， 与前面分析相同，C1和C2的电压反相
正反馈 振荡频率
放大电路 RB1 RC C1 RB2 ⊕ ⊕ RE
－
CE
+UCC 选频电路
－
1 f0 ≈ C1C2 2π L C1 + C2
电感三点式振荡电路分析 相位条件的满足： 相位条件的满足： 正反馈 幅值条件的满足： 幅值条件的满足：
较大， 因AV较大，适当选 择L1和L2即可
+UCC RB1 RC C1 RB2 ⊕ ⊕ RE
－
－
振荡频率： 振荡频率： 1 f0 ≈ 2π (L1 + L2 + 2M)C 通常改变电容 C 来 调节振荡频率。 调节振荡频率。
5.振荡频率的调整 振荡频率的调整
R3 R2 R1
RF
振荡频率
1 fo = 2 π RC
S C
R3 R2 R1
– + C R
+ uO – 改变开关K 改变开关K的位置可改变选频 网络的电阻，实现频率粗调； 网络的电阻，实现频率粗调； 改变电容C 改变电容C 的大小可实现频率 的细调。 的细调。
S
LC正弦波振荡电路 9.1.3 LC正弦波振荡电路
可满足相位条件 共射放大器： 共射放大器： ϕ A = −180°
RF A = 1+ >3 u R 1
稳定振荡条件 稳定振荡条件AuF = 1 ，| F |= 1/ 3，则 3，
考虑到起振条件 略大于2R 考虑到起振条件AuF > 1, 一般应选取 RF 略大于 1。 如果这个比值取得过大， 如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重非线性失 真。